Гонка за создание лунной ГНСС – или всё-таки сотрудничество?

Не за горами – развёртывание первой спутниковой навигации на Луне для поддержки целого ряда запланированных там миссий.

«Вы прибыли в пункт назначения». Эта фраза знакома каждому, кто использует спутниковые навигационные системы.

Но что, если ваш пункт назначения буквально находится за пределами этого мира? Может ли какая-нибудь ГНСС быть распространена на глобусы, которые не являются Землёй?

Ответ – не только «да», но и «скоро», по данным космических агентств, участвующих в новом рывке по созданию ГНСС-созвездия вокруг Луны. NASA и его партнёры в Европе и Японии разрабатывают концепции лунной спутниковой навигации, которые могут быть развёрнуты к концу 2020-х годов. В июле Национальное космическое управление Китая (CNSA) представило свои планы по созвездию из 21 спутника связи и навигации для поддержки своих лунных устремлений.

«До сих пор не было стремления перенести всю инфраструктуру связи и навигации, которая существует на Земле, в любое другое место Солнечной системы, — говорит Биджунат Патла, физик-теоретик из Национального института стандартов и технологий США (NIST), – Сейчас настало время, когда люди думают о таком скачке в технологиях».

Этот скачок обусловлен всплеском запланированной активности и исследований на Луне в ближайшие годы, что потребует сложной логистики, включая системы позиционирования, навигации и синхронизации (PNT), которые лежат в основе практически всей нашей инфраструктуры на Земле. Программа Artemis под руководством NASA подразумевает отправку астронавтов в миссии на поверхности на южном полюсе Луны: цель, которая требует надёжных линий связи и точных услуг определения местоположения. Китай также планирует высадить экипажи на Луну в этом десятилетии, и множество других правительственных и корпоративных структур отправят роботов-исследователей на поверхность Луны в ближайшем будущем.

Коммерческий космический сектор следит за возможностями, которые могут возникнуть в молодой лунной экономике, такими как добыча ресурсов, производство в условиях низкой гравитации, научные исследования или туризм. В то время как прошлые лунные миссии полагались на базовые ретрансляторы для связи и навигации, будущее лунных исследований требует спутниковой системы, подходящей для покрытия нашего естественного спутника — или, по крайней мере, его частей.

«Вам нужна такая инфраструктура на Луне, если вы собираетесь строить лунную экономику, — говорит Шерил Грэмлинг, инженер по аэрокосмической технике, которая руководит разработкой лунных PNT и стандартов в NASA. – Наличие лунной системы позиционирования поможет с системами посадки, использованием ресурсов на месте и планированием пути». Она же объясняет, что изначально внимание будет сосредоточено на южном полюсе Луны, учитывая запланированные там миссии, но что охват всего лунного шара «может быть долгосрочной целью».

Точное хронометрирование является основной инновацией, которая позволила появиться глобальным навигационным спутниковым системам. Спутники в этих сетях несут атомные часы, которые определяют время с точностью до нескольких миллиардных долей секунды. Позиции на Земле рассчитываются на основе времени прохождения спутниковых сигналов до наземных приёмников; измерение времени, которое погрешно всего на одну наносекунду, дает погрешность расстояния в 30 сантиметров. По этой причине высокая временная точность имеет основополагающее значение для точных геолокационных услуг, предоставляемых ГНСС, и она также будет иметь ключевое значение для любых будущих аналогов на Луне.

Точная конфигурация этих будущих лунных созвездий, включая количество спутников и их конкретные лунные орбиты, всё ещё находится в стадии определения.

«Это совершенно иная парадигма, чем на Земле, где в США есть GPS, в Европе – Galileo, а в России – ГЛОНАСС, – добавляет Грэмлинг. – Поскольку мы находимся на ранних стадиях, идея заключается в том, что мы должны работать вместе как три партнёра, которые уже участвуют в LunaNet, и создать единую систему для нас троих».

Как в настоящее время предполагает ЕКА, Moonlight будет состоять по меньшей мере из пяти спутников, включая большой спутник связи и четыре небольших специализированных навигационных спутника, размещенных на специальных орбитах для оптимизации покрытия южного полюса Луны. Эта первоначальная настройка обеспечила бы 15 надёжных и предсказуемых часов PNT-услуг в зоне покрытия каждые 24 часа, но Moonlight также спроектирован так, чтобы его можно было масштабировать, что означает, что можно было бы добавить больше спутников для расширения зоны обслуживания или для поддержки более сложных миссий.

Неясно, в какой степени Китай или какие-либо другие страны могут сотрудничать с существующими лунными навигационными системами, и будет ли на Луне в конечном итоге установлено несколько версий ГНСС, аналогичных земным.

Появление многочисленных конкурирующих концепций заставило некоторых задуматься, не вступили ли они в новую «космическую гонку» за создание первой лунной версии ГНСС.

В прошлом месяце Международный астрономический союз, организация, занимающаяся решением множества астрономических вопросов, проголосовал за резолюцию, в которой подчёркивалось сотрудничество в установлении лунной шкалы времени и других элементов лунных систем PNT.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам открытых источников